ITTS20040004U1

ITTS20040004U1 - METHOD AND DEVICE FOR THE RECOGNITION OF DISTURBING DEVICES IN WIRELESS SYSTEMS AND ASSOCIATED SECURITY SERVICE.

Info

Publication number: ITTS20040004U1
Authority: IT
Inventors: Fabio Deperini; Miran Locatelli; Yossi Moscovitz
Original assignee: Dai Telecom Spa
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2004-08-17

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Metodo e dispositivo per il riconoscimento di dispositivi disturbatorì in sistemi wireless e servizio di sicurezza associato. Method and device for the recognition of disturbing devices in wireless systems and associated security service.

Campo tecnico Technical field

II metodo qui descritto trova applicazione in dispositivi di telecomunicazioni wireless e di telefonia cellulare. In particolare quelli in cui la presenza di dispositivi disturbatori può compromettere l'affidabilità e la funzionalità dell'intero sistema e per tale motivo il disturbo deve essere riconosciuto per poter intraprendere eventuali contromisure. The method described herein finds application in wireless telecommunications and cellular telephony devices. In particular those in which the presence of disturbing devices can compromise the reliability and functionality of the entire system and for this reason the disturbance must be recognized in order to take any countermeasures.

Si applica così a stazioni mobili GSM/GPRS, normate secondo ETSI GSM e GPRS, inserite ad esempio in sistemi di sicurezza/allarme in cui la presenza di dispositivi disturbatori atti ad inibire le comunicazioni può costituire un evento di grave pericolo. Per porre rimedio a questa situazione nasce il metodo e il conseguente dispositivo atto a riconoscere e segnalare la presenza di apparati disturbatori, e viene indicato il modo per attivare le contromisure per garantire la comunicazione nei sistemi di sicurezza/allarme. It is thus applied to GSM / GPRS mobile stations, regulated according to ETSI GSM and GPRS, inserted for example in security / alarm systems in which the presence of jammers capable of inhibiting communications can constitute a serious danger event. To remedy this situation, the method and the consequent device for recognizing and signaling the presence of disturbing devices are born, and the way to activate the countermeasures to guarantee communication in the security / alarm systems is indicated.

Tecnica preesistente Pre-existing technique

E’ nota e diffusa la tecnica per inibire la funzionalità di stazioni mobili GSM/GPRS (1) in determinate aree, precludendo la connessione di detta stazione mobile (1) con la stazione base (3). Tale tecnica di inibizione, prevede che un dispositivo disturbatore (2) irradi sui canali utilizzati dalla stazione mobile (1), un segnale di sufficiente potenza (4), associato eventualmente anche ad un codice ciclico di una certa lunghezza. Tale segnale (4) si sovrappone a quello (5) emesso dalla stazione base (3), confondendolo. La stazione mobile (1) non sarà quindi più in grado di decodificare il segnale della stazione base (3). In questa situazione le stazioni mobili (1) risulteranno completamente sconnesse dalla rete di comunicazione, non potendo né ricevere né attivare connessioni telefoniche. The technique is known and widespread to inhibit the functionality of GSM / GPRS mobile stations (1) in certain areas, precluding the connection of said mobile station (1) with the base station (3). This inhibition technique provides that a disturbing device (2) radiates on the channels used by the mobile station (1), a signal of sufficient power (4), possibly also associated with a cyclic code of a certain length. This signal (4) overlaps the one (5) emitted by the base station (3), confusing it. The mobile station (1) will then no longer be able to decode the base station signal (3). In this situation the mobile stations (1) will be completely disconnected from the communication network, being unable to receive or activate telephone connections.

Questa tecnica diventa una grave minaccia per i dispositivi wireless che sono associati anche a sistemi di sicurezza/allarme. This technique becomes a major threat to wireless devices which are also associated with security / alarm systems.

In questi casi si prevede un sistema atto a rilevare questo disturbo, e permettere l’attivazione di opportune contromisure. In these cases, a system is envisaged to detect this disturbance, and allow the activation of appropriate countermeasures.

Da ricerche effettuate, non sono stati individuati dispositivi e metodi integrati in dispositivi wireless, GSM/GPRS in particolare, per il riconoscimento e la segnalazione della presenza di apparati disturbatori, né contromisure aventi le caratteristiche di quelle proposte nel presente trovato. From research carried out, no devices and methods integrated in wireless devices, GSM / GPRS in particular, for the recognition and signaling of the presence of disturbing devices, nor countermeasures having the characteristics of those proposed in the present invention, have been identified.

Esposizione dell'invenzione Presentation of the invention

Metodo per il riconoscimento della presenza di dispositivi disturbatori. L'innovazione proposta consiste nel dotare le stazioni mobili (1) di un sistema per il monitoraggio, la rilevazione e la segnalazione della presenza di apparati disturbatori (2). Method for recognizing the presence of disturbing devices. The proposed innovation consists in equipping the mobile stations (1) with a system for monitoring, detecting and signaling the presence of jammers (2).

L'innovazione introdotta dal trovato consiste nel far effettuare alla stazione mobile (1) delle misure di potenza in alcuni o tutti i canali dello spettro assegnati al sistema in questione. Successivamente, nei canali in cui la potenza misurata è superiore ad una certa soglia (8) oltre la quale il segnale è significativamente maggiore del possibile rumore di fondo (7) (MNPL), viene effettuata una ricerca del segnale modulato coerentemente al sistema in questione. Nel caso in cui non si decodifichi nessuna informazione nel canale in questione questo viene considerato un canale "disturbato". Se alla fine o durante il controllo, il numero di canali "disturbati", nel senso appena definito, risulta maggiore di un numero stabilito di canali minimo (DCMN) allora viene indicata la presenza di un dispositivo disturbatore. The innovation introduced by the invention consists in having the mobile station (1) carry out power measurements in some or all of the spectrum channels assigned to the system in question. Subsequently, in the channels in which the measured power is higher than a certain threshold (8) beyond which the signal is significantly greater than the possible background noise (7) (MNPL), a search is made for the modulated signal coherently with the system in question. . If no information is decoded in the channel in question, this is considered a "noisy" channel. If at the end or during the check, the number of "noisy" channels, in the sense just defined, is greater than a fixed minimum number of channels (DCMN), then the presence of a jammer device is indicated.

Il metodo così definito è adattabile tramite la corretta impostazione dei suoi parametri: The method thus defined can be adapted through the correct setting of its parameters:

1- livello di potenza minimo su cui ricercare il segnale modulato (significativamente non rumore di fondo) - MNPL 1- minimum power level on which to search for the modulated signal (significantly not background noise) - MNPL

2- numero minimo di canali "disturbati" - DCMN 2- minimum number of "noisy" channels - DCMN

L'adattamento in questione si riferisce alle diverse esigenze di precisione di rilevamento di apparati disturbatori (2), e di rapidità di intervento in termini di contromisure da applicare. The adaptation in question refers to the different needs of precision in detecting disturbing devices (2), and of rapidity of intervention in terms of countermeasures to be applied.

Nel caso particolare di sistemi GSM/GPRS, la procedura di ricerca di dispositivi disturbatori (2) può essere integrata nelle normali operazioni di monitoraggio della rete e dei canali adiacenti effettuate in modalità standard dalle stazioni mobili (1), rendendo realizzabile la sua applicazione. Inoltre, una volta riconosciuta la presenza di un apparato disturbatore (2), è possibile intraprendere azioni di emergenza per comunicare tale stato verso la stazione base (3). In the particular case of GSM / GPRS systems, the search procedure for jammers (2) can be integrated into the normal monitoring operations of the network and adjacent channels carried out in standard mode by the mobile stations (1), making its application feasible. Furthermore, once the presence of a jammer has been recognized (2), it is possible to take emergency actions to communicate this status to the base station (3).

Il metodo per il riconoscimento di dispositivi disturbatori (3) descritto nel presente trovato, nel caso particolare di un sistema GSM / GPRS, è rappresentato dal diagramma di flusso riportato in fig 3). The method for recognizing disturbing devices (3) described in the present invention, in the particular case of a GSM / GPRS system, is represented by the flow chart shown in fig 3).

Indicazione alla rete GSM/GPRS della presenza di dispositivi disturbatori. Indication to the GSM / GPRS network of the presence of jammers.

L'invenzione in questione si basa sull'assunto che la stazione mobile (1) riesca ad effettuare correttamente le procedure di registrazione presso la rete di telecomunicazione attraverso la stazione base (3), ed il dispositivo disturbatore (2) inizi a disturbare le comunicazioni in tempi successivi. The invention in question is based on the assumption that the mobile station (1) is able to correctly perform the registration procedures with the telecommunication network through the base station (3), and the jammer (2) begins to disturb the communications in later times.

A seconda del sistema e configurazione della cella (che utilizza i canali logici CCCH o PCCCH), per la comunicazione della presenza di dispositivi disturbatori, si propone di utilizzare sul canale di comunicazione (5), i canali logici corrispondenti: Depending on the system and configuration of the cell (which uses the CCCH or PCCCH logic channels), for the communication of the presence of disturbing devices, it is proposed to use the corresponding logic channels on the communication channel (5):

- per il GSM, il RACH (definito in ETSI GSM 04.08) - for GSM, RACH (defined in ETSI GSM 04.08)

- per il GPRS, il PRACH (definito in ETSI GSM 04.60 - GPRS) Rispetto allo standard ETSI citato, si propongono in particolare le seguenti modifiche: - for GPRS, the PRACH (defined in ETSI GSM 04.60 - GPRS) Compared to the aforementioned ETSI standard, the following changes are proposed in particular:

1) nel caso di canale di controllo CCCH si utilizza il RACH avente modificato II campo "Information field" del messaggio di "channel request", che viene esteso, in particolare viene definito un nuovo messaggio indicato come Jammed Condition Reporting (JRD). Come nell’esempio della tabella di fig. 4), il messaggio JRD può essere indicato dai bit: OHOOxxx, dove i 3 bit meno significativi indicano la classe del dispositivo che ha originato il segnale di notifica della presenza di disturbatori. La tabella di fig. 6) ad esempio associa alla codifica dei bit xxx la classe del dispositivo che origina la segnalazione. Tale classe (da 0 a 7) può identificare la priorità e l’importanza della stazione mobile (1): più alto è il numero, più alta è la criticità del dispositivo in questione, e quindi maggiore è l’attenzione che il servizio deve prestare alla segnalazione. Il bit LSB indica se il dispositivo è fisso (1) o mobile (0). Ovviamente vale il concetto di base, e non è vincolante la codifica proposta. 1) in the case of CCCH control channel, the RACH is used which has modified the "Information field" of the "channel request" message, which is extended, in particular a new message is defined as Jammed Condition Reporting (JRD). As in the example of the table in fig. 4), the JRD message can be indicated by the bits: OHOOxxx, where the 3 least significant bits indicate the class of the device that originated the signal notifying the presence of jammers. The table in fig. 6) for example, it associates the class of the device that originates the signal to the coding of the xxx bits. This class (from 0 to 7) can identify the priority and importance of the mobile station (1): the higher the number, the higher the criticality of the device in question, and therefore the greater the attention that the service must lend to reporting. The LSB indicates whether the device is fixed (1) or mobile (0). Obviously, the basic concept is valid, and the proposed coding is not binding.

2) Nel caso di canale di controllo PCCCH si utilizza il PRACH avente modificato II campo "Information field" del messaggio di "packet channel request" che viene esteso, in particolare viene definito un nuovo messaggio individuato come Jammed Condition Reporting (JRD). Come nell’esempio della tabella di fig. 5), il messaggio JRD può essere indicato dai bit 111111ZZxxx nel caso della codifica a undici bit, o 01111xxx nel caso della codifica ad otto bit, dove i tre bit meno significativi indicano la classe del dispositivo che ha originato il segnale di notifica della presenza di disturbatori, e quelli individuati da ZZ sono posti entrambi ad 1 , riservando le altre configurazioni per scopi futuri. La tabella di fig. 2) In the case of PCCCH control channel, the PRACH is used which has modified the "Information field" of the "packet channel request" message that is extended, in particular a new message identified as Jammed Condition Reporting (JRD) is defined. As in the example of the table in fig. 5), the JRD message can be indicated by bits 111111ZZxxx in the case of the eleven-bit coding, or 01111xxx in the case of the eight-bit coding, where the three least significant bits indicate the class of the device that originated the presence notification signal of jammers, and those identified by ZZ are both set to 1, reserving the other configurations for future purposes. The table in fig.

6), già caratterizzata nel precedente paragrafo, associa alla codifica dei bit xxx la classe del dispositivo che origina la segnalazione. Ovviamente vale il concetto di base, e non è vincolante la codifica proposta. 6), already characterized in the previous paragraph, associates the class of the device that originates the signal to the coding of the xxx bits. Obviously the basic concept is valid, and the proposed coding is not binding.

Servizio associato Associated service

Una volta che l’informazione della presenza di un disturbatore viene inviata alla stazione base (2), e conseguentemente viene ricevuta da un Gestore di Servizi, questo può attuare delle contromisure che si configurano in un servizio offerto agli utenti. Once the information of the presence of a jammer is sent to the base station (2), and consequently is received by a Service Manager, this can implement countermeasures that are configured in a service offered to users.

Tale servizio si può basare sul principio che se una stazione mobile (1) è accampata su una determinata stazione base (3) del Gestore del Servizio, nel caso in cui essa informi detta stazione base (3) di essere disturbata da un dipositivo disturbatore (2), il Gestore del Servizio può ordinare una procedura di “location update immediato”, o altra similare, così come definito nelle specifiche ETSI GSM/GPRS, selettivamente a tutte le stazioni mobili (1) identificate da una particolare classe (come proposto ad esempio da fig 6) e accampate su quella particolare stazione base (3). La stazione mobile (1) che è disturbata, e sa di esserlo, non risponde a tale procedura. In questo modo il Gestore del Servizio può monitorare lo stato delle stazioni mobili (1) in quanto al momento della segnalazione è a conoscenza che la stazione mobile (1) in precedenza era accampata: nel caso essa non risponda, è presumibile che essa sia disturbata. This service can be based on the principle that if a mobile station (1) is camped on a specific base station (3) of the Service Operator, in the event that it informs said base station (3) that it is disturbed by a jammer device ( 2), the Service Operator may order an "immediate location update" procedure, or other similar, as defined in the ETSI GSM / GPRS specifications, selectively to all mobile stations (1) identified by a particular class (as proposed for example from fig 6) and camped on that particular base station (3). The mobile station (1) which is disturbed, and knows it is disturbed, does not respond to this procedure. In this way, the Service Manager can monitor the status of the mobile stations (1) as at the time of the report it is aware that the mobile station (1) was previously encamped: if it does not respond, it is presumed that it is disturbed. .

Inoltre se l’allarme viene lanciato da una stazione mobile di cui è certa la posizione, è possibile effettuare un controllo sullo stato stesso della stazione mobile, li servizio può essere più efficiente grazie alla caratterizzazione della classe della stazione mobile, come proposto in fig. 6), individuando priorità di interventi, e personalizzando tali interventi distinguendo se la stazione mobile ha posizione fissa o mobile. Furthermore, if the alarm is triggered by a mobile station whose position is certain, it is possible to check the state of the mobile station itself, the service can be more efficient thanks to the characterization of the class of the mobile station, as proposed in fig. 6), identifying priorities of interventions, and personalizing these interventions by distinguishing whether the mobile station has a fixed or mobile position.

Descrizione dei disegni Description of the drawings

Figura 1: individua la configurazione della stazione mobile (1), connessa mediante un radiocollegamento (5) ad una stazione base (3), che viene interessata da un dispositivo disturbatore (2) che agisce con un radiocollegamento (4). Il dispositivo disturbatore (2) si trova usualmente nelle vicinanze della stazione mobile (1 ). Figure 1: identifies the configuration of the mobile station (1), connected by means of a radio link (5) to a base station (3), which is affected by a jammer device (2) which acts with a radio link (4). The disturbing device (2) is usually located in the vicinity of the mobile station (1).

Figura 2: Indica la configurazione relativamente alle varie frequenze, delle potenze dei segnali ricevuti dalla stazione mobile (1). I diagrammi aventi configurazione simile a (6), sono associabili ai canali della stazione base (3). Il rumore avente livello (7) è associato ad una situazione normale, il rumore avente livello (8) è associato ad una situazione in cui un apparato disturbatore sta agendo sulla stazione mobile (1). Figure 2: Indicates the configuration, relative to the various frequencies, of the powers of the signals received by the mobile station (1). The diagrams having a configuration similar to (6), can be associated with the channels of the base station (3). The noise having level (7) is associated with a normal situation, the noise having level (8) is associated with a situation in which a disturbing apparatus is acting on the mobile station (1).

Figura 3: è il diagramma di flusso del metodo che attua il presente trovato. Figure 3: is the flow diagram of the method which carries out the present invention.

Figura 4: contiene le modifiche proposte al campo “Information field” del messaggio di “channel request” sul RACH. Figure 4: contains the proposed changes to the "Information field" of the "channel request" message on RACH.

Figura 5: contiene le modifiche proposte al campo “Information field” del messaggio di “channel request” sul PRACH, sia nel formato a undici bit che ad otto bit (una tabella per ciascuna delle due configurazioni). Figure 5: contains the proposed changes to the “Information field” of the “channel request” message on the PRACH, both in the eleven-bit and eight-bit format (one table for each of the two configurations).

Figura 6: contiene l'identificazione della classe del dispositivo che viene inserito nel messaggio di “channel request” . Figure 6: contains the identification of the device class that is inserted in the “channel request” message.

Acronimi Acronyms

CCCH: Common Control CHannel CCCH: Common Control CHannel

DCMN: Disturbed Channels Minimum Number DCMN: Disturbed Channels Minimum Number

ETSI: European Telecommunication Standard Institute GSM: Global System for Mobile Communication ETSI: European Telecommunication Standard Institute GSM: Global System for Mobile Communication

JRD: Jammed Condition Reporting JRD: Jammed Condition Reporting

LSB: Least Significant Bit LSB: Least Significant Bit

M2M: Machine To Machine M2M: Machine To Machine

MNPL: Maximum Noise Power Level MNPL: Maximum Noise Power Level

PCCCH: Packet Common Control CHannel PCCCH: Packet Common Control CHannel

PRACH: Packet Random Access CHannel PRACH: Packet Random Access CHannel

RACH: Random Access CHannel RACH: Random Access CHannel

Modo migliore per attuare l'invenzione Best way to implement the invention

Il modo migliore per attuare l’invenzione consiste intervenendo sul software di sistema, modificando il programma di controllo della stazione mobile (1) e introducendo la funzionalità individuata dal diagramma di flusso di fig. 3). The best way to implement the invention consists in intervening on the system software, modifying the control program of the mobile station (1) and introducing the functionality identified by the flow chart in fig. 3).

Applicabilità industriale Industrial applicability

Il trovato può essere applicato in tutti i terminali d'utente, in particolare se sono applicati a servizi legati alla sicurezza. Per le stazioni mobili ci si può riferire a dispositivi orientati alle funzionalità M2M, in particolare i cosiddetti moduli GSM/GPRS. The invention can be applied to all user terminals, in particular if they are applied to services related to security. For mobile stations we can refer to devices oriented to M2M functionality, in particular the so-called GSM / GPRS modules.

Claims

CLAIMS 1. Method applied to a GSM / GPRS mobile station (1), able to recognize if said mobile station (1) is affected by the effects of a jammer device (2) whose action leads to invalidate the connection (5) which mobile station (1) has with the base station (3).

2. Method and device, as per claim 1), in which the recognition of a jammer device (2) is obtained by measuring the signal strength received by the mobile station (1) in all or some of the spectrum channels assigned to the system in question, and evaluated according to the scheme of the flow chart of fig. 3).

3. Method and device as per claim 2), wherein if the evaluation of the power measured by the mobile station (1) in the radio link channels is higher than a certain threshold (8) beyond which the signal is significantly greater than the possible noise of bottom (7) (MNPL), a search is made for the modulated signal consistent with the system in question. If no coherent information is decoded in the channel in question, this is considered a "noisy" channel.

4. Method and device as per claim 3), in which during the scanning of the possible channels, the number of "noisy" channels measured as per claim 3) is greater than a minimum number of channels established (DCMN), then it is indicated the presence of disturbing devices.

5. Method and device as per claim 2), in which the measurement of the power of the channels carried out according to the method of claim 3) is integrated in the normal monitoring operations of the network and adjacent channels carried out in standard mode by the mobile stations.

6. Method and device as per claim 4), in which the signaling to the base station (3) that the mobile station (1) is disturbed, occurs through the assignment of a decoding called "jammed condition reporting", associated with the configuration OHOOxxx, in the "Information field" of the "channel request" message, which is specifically assigned with respect to the standard definition, as shown in the table in fig. 4). This decoding occurs in the case of the GSM standard when the CCCH control channel is used, in which the RACH is modified with respect to the ETSI standard.

7. Method and device as per claim 4), in which the signaling to the base station (3) that the mobile station (1) is disturbed, occurs through the assignment of a decoding called "jammed condition reporting", associated with the configuration 111111Z Zxxx in the eleven-bit encoding (Z Z now set to 11, but modifiable for future purposes), or to the configuration 01111xxx in the eight-bit encoding, in the "Information field" of the "channel request" message, which is specifically assigned with respect to the standard definition, as shown in the tables in fig. 5). This decoding occurs in the case of the GPRS standard when the PCCCH control channel is used, in which the PRACH is modified with respect to the ETSI standard.

8. Method and device as per claims 6) and 7), in which the class of the device that originates the signaling is coded by the bits xxx of the table of fig. 6). This coding (from 0 to 7) identifies the class of the mobile station, and consequently the priority of the service associated with the importance of the system: for example, the higher the number, the higher the criticality of the device in question, and therefore the greater is the attention that the service must pay to the report. A bit, which can be the LSB, distinguishes whether the device is fixed, 1, or mobile, 0 (or vice versa).

9. Method and device as per claims 1) to 8), in which it is possible to implement a Service thanks to which a Manager can implement countermeasures in the event that a mobile station (1) is under the influence of a jammer (2).

10. Method and device as per claim 9) in which the service performed by the Operator is based on an "immediate location update" procedure which is forced in the event that the Operator receives the notification that the mobile device is disturbed, as per the claims 6) or 7). 1. Method and device as per claim 10) in which the mobile station (1) in the event that it is disturbed, does not make any response to the "immediate location update" procedure.